低影响开发设施布设对区域雨洪控制效果研究

以青岛市城区某小区为例,研究了低影响开发(LID)布设下区域雨洪控制效果。基于SWMM和GIS构建区域概化模型,对比分析了现状模式及布设生物滞留网格、绿色屋顶、透水铺装和3种LID设施组合布设方案下,研究区不同重现期水文与水质变化情况,结果表明:相同降雨重现期下,LID设施单独布设时,绿色屋顶对洪峰流量削减效果最好,透水铺装对径流系数削减效果最佳、降雨控制率最高;LID设施组合布设方案优于单独布设方案,且降雨重现期越小,LID设施控制效果越好;LID设施单独布设和3种LID设施组合布设方案下污染物削减能力由强到弱为LID设施组合绿色屋顶透水铺装生物滞留网格。     

不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响模拟

为研究不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响,以南京市雨花台区一区域为研究区构建了暴雨径流管理模型,在模型中分别设定4种LID设施组合来模拟分析研究区2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇降雨条件下的地表径流、排水管网溢流及污染物排放情况。结果表明:不同LID设施组合对研究区均有减小径流量、缓解节点溢流和削减污染物排放量的作用,但随着降雨重现期的增大,对雨洪控制效果降低;以绿色屋顶和透水铺装为主,加以适当比例生物滞留设施和雨水花园的LID设施组合对研究区的雨洪控制效果较好。     

基于成本效益分析的城市雨洪管理设施研究

以成都某研究区域为例，以成本、径流控制为目标函数，以设施的建设面积和调蓄容积为约束条件，构建城市雨洪管理设施布局的多目标优化模型，并采用NSGA-Ⅱ与SWMM耦合的算法进行多目标求解，得到Pareto非劣解集。通过非劣解的成本-收益分析显示，在重现期为10年时，3 000万～5 000万区间是雨洪管理设施建设的“成本-效益”高效区间，当成本超过5 000万时，继续增加设施的建设面积，对于径流的控制变化不明显。     

基于成本效益分析的公园低影响开发设施布局的遗传算法优化

以秦皇岛市栖云山公园为研究对象,在SWMM和NSGA-Ⅱ算法支持下,提出了基于权重成本效益分析的公园LID布局优化框架。优化结果表明：在以径流调蓄量、运营成本和建设用地面积作为优化目标时,遗传算法能够有效完成满足设计效益目标的方案优化,得到3种LID设施(生物滞留池、下沉式绿地、雨水花园)的面积,并且通过熵权-TOPSIS方法证明这种情况下径流调蓄量的权重是决策者最优先考虑的因素。该方法可以帮助决策者基于SWMM模型和NSGA-Ⅱ更科学地平衡施工成本和建成环境效益来选择最佳LID布局方案。     

基于质量冲刷曲线和多属性决策的分流制控污调蓄设施的优化设计

针对控制分流制系统径流污染的调蓄设施的设计,尝试引入反映径流与污染负荷之间函数关系的质量冲刷曲线,并利用SWMM(storm water management model)计算所需数据,作为调蓄规模的确定依据;同时辅以多属性决策模型,综合多种因素,对调蓄设施进行优化设计,从而建立一种较为科学、简明的控制分流制径流污染调蓄设施的优化设计方法。以山西省某县为实例进行计算,结果表明相比于传统的末端调蓄方案,优化方案的总调蓄规模增加6.3%,节点平均调蓄规模减少了47%,径流污染控制效果提升了5%,且能削减高重现期下的系统溢流。优化方案在实现径流污染控制目标的同时降低内涝的风险,表明了该方法的有效性和可行性。     

低影响开发措施的城市雨洪控制效果模拟

以广州市某小区为研究对象,根据实测降雨径流资料,结合现状排水管网,建立暴雨雨水管理模型(storm water management model,SWMM),模拟不同降雨条件下的产流与排水状况。基于SWMM的低影响开发(low impact development,LID)模块,模拟分析采用渗透铺装、下凹式绿地、雨水花园和LID组合方案对城市雨洪的控制作用。结果表明,采用渗透铺装、下凹式绿地和雨水花园等LID措施,洪峰流量和径流系数均明显降低,可有效缓解市政管网的排水压力,各种LID措施的雨洪控制效果在低重现期降雨时更为显著。其中雨水花园对径流系数和洪峰流量的削减效果最显著;LID组合措施对洪峰的削减和滞后作用较好;下凹式绿地和渗透铺装单独布设的雨洪控制效果一般。     

海绵机场低影响开发设施设计及效果评价

根据国内外海绵城市、海绵机场建设理论与成效,探讨了海绵机场建设的原则和目标,针对我国不同分区的实际情况设计了适宜不同地区机场的低影响开发（LID）设施,并以某机场为例,基于SWMM模型验证LID设施的雨洪控制效果。结果表明：建设LID设施后,机场径流总量削减率和峰值流量削减率最大分别为74.0%、51.0%,峰现时间最多延迟16 min;机场飞行区在增设LID设施后溢流节点数减少13.1%,超载管段数量减少20.4%;机场停车场在增设LID设施后溢流节点数减少了6.3%,超载管段数量减少了10.0%;管段最大积水深度减幅为68%,最大流量减幅达63%。机场规划建设LID设施对雨水径流、峰值流量控制效果显著,降低了机场雨水管网系统排水压力的同时,对机场防洪排涝也具有重要意义。     

针对人工海岛的低影响开发建设方案研究

为了研究人工海岛地区低影响开发(LID)方案设计对削减径流污染的效果和通过设置不同的LID设施增大雨水下渗从而降低土壤盐分的影响,利用暴雨径流管理模型SWMM,设计不同目标导向的LID方案。通过SWMM模型中的水质模块分析研究径流污染削减效果,通过建立SWMM模型模拟后的雨水下渗量与地下水潜水层下层水位之间的函数关系对模型中的压盐效果进行分析。结果表明,应根据LID设施的适建范围充分利用各类用地。绿色屋顶对屋面径流污染具有较好的削减作用,生态草沟对道路径流污染有较好削减作用,透水铺装增加雨水下渗以及压盐效果最优,另外设置具有错峰排水功能的雨水罐可取得较好的下渗效果,旨在为人工海岛雨水资源利用规划提供决策依据。     

南京市鼓楼区LID空间配置与雨洪调控效益研究

低影响开发(LID)能够实现源头径流控制,已成为缓解城市内涝的重要策略。以南京市鼓楼区为例,运用GIS和SWMM模型构建LID的空间配置方案,并在城市尺度上模拟分析5个降雨事件下LID组合方案的雨洪调控效应,最后基于费效比方法定量评价成本效益。结果表明:研究区LID的适建面积占总面积的16. 33%,其结果可为LID规划建设所参考; LID建设后地表径流系数平均可减少0. 26,但随降雨重现期的增加径流削减率总体呈递减趋势; LID的雨洪调控效应受诸多降雨特征及LID自身属性特性的多重交互影响;屋顶绿化+透水铺装组合的成本效益最好,包含生物滞留池的方案成本效益相对偏低,综合来看屋顶绿化+透水铺装+生物滞留池+植草沟方案建设潜力最大。研究结果可为城市尺度上LID的空间规划、海绵城市建设和城市雨洪管理提供决策参考和案例借鉴。     

基于SWMM的天门北城区排水系统削峰及控污模拟分析

基于SWMM构建天门北城区排水系统的水力水质模型,进行不同降雨强度条件的暴雨模拟,识别严重溢流节点。在此基础上,对严重溢流节点所对应子汇水区提出适用的组合LID措施,并采用SWMM中的LID模块对雨水水量和水质控制效果进行模拟。结果表明,组合LID措施对严重溢流节点溢流时间和总溢流量的控制效果较好,对管道峰值流量的削减有一定的作用,对子汇水区地表径流量峰值的削减率可稳定在20%以上。随着暴雨重现期的增大,组合LID措施对节点溢流的控制和管道峰值流量的削减效果会逐渐减弱。组合LID措施对排放口处COD、TN、TP出流总量的削减效果较好,削减率基本在40%~50%。     

Area proportion optimization of different LID facilities and effect of runoff pollution controlEI北大核心CSCD

为探究低影响开发（LID）设施对缓解城市洪涝灾害以及削减污染物负荷的效果，以淮南市某老旧小区为研究对象，基于SWMM模型构建了暴雨径流管理模型，分析了单项LID设施不同面积占比时的总成本效益，针对4种LID设施组合方案，模拟了不同设计降雨重现期的地表径流、排放口流量及污染负荷。结果表明：对于单项LID设施，占屋顶总面积45%的绿色屋顶、占不透水道路面积60%的渗透铺装和占绿地总面积10%的生物滞留设施总成本效益最高；不同LID设施组合均有较好的雨洪控制效果及污染物削减效果，但随着降雨量的增大，效果均有所减小。     

基于水文控制目标的中小尺度海绵城市改造方案评价

为正确评价中小尺度低影响开发(LID)措施改造方案的水文控制效能,以重庆市秀山县海绵城市建设试点为例,将LID措施的生态、经济和社会效应具体量化为径流量控制、径流污染控制、建设成本、维护管理成本和径流利用效益等5个指标,构建了基于水文控制目标的LID措施评价体系,并利用暴雨管理模型(SWMM)对不同LID设施改造方案的暴雨径流水文过程进行了验证模拟。研究结果表明:现有LID措施因其规模占比过小且组合方式不合理而对暴雨径流的水文控制效果不佳,不满足75%年径流总量控制率目标,需进行扩容和组合优化;LID设施改造方案综合评价结果显示综合评分与径流总量控制率、峰值流量削减率等水文控制指标呈显著正相关,可直接作为中小尺度海绵城市改造方案评价。     

基于SWMM模型的城市化区域LID设施优化配置方案研究

低影响开发(LID)设施多组合优于单一设施布设,为科学地选择不同组合设施占比下效益—经济组合的最优方案,以典型城市化区域——常州商务城为例,基于SWMM模型计算典型降雨频率为80%下的3组组合设施的径流总量,根据经济成本的函数计算不同情境下的经济成本,采用线性归一化法和最优化目标函数确定不同设施占比的最优化方案。结果表明在降雨频率为80%时常州商务城的最优占比下的透水铺装—下凹式绿地—生物滞留网格的占比率为46%—49%—46%,此时的径流量控制率为83%。耦合SWMM模型与最优化目标函数能计算出城市化区域不同低影响开发设施占比的经济—效益最优解。研究成果可为低影响开发设施优化配置提供思路,可为当地政府和决策者在低影响开发建设规划中提供技术参考。     

深圳民治河流域低影响开发措施水文效应评估

低影响开发措施为一类较为有效的城市雨洪管理方法,在海绵城市建设中应用较为广泛。为评估其水文效应,以深圳民治河流域为研究区域,构建SWMM城市雨洪模型,设计3种LID措施方案,分别计算不同重现期降雨情形下3种LID措施实施前后的径流过程。结果表明:透水铺装和下凹式绿地等LID措施均对峰现时间有一定的延迟作用,对洪峰流量和径流量均有不同程度的削减效果,且洪峰流量和径流量的削减率均随着降雨重现期增大而减少,透水铺装和下凹式绿地两者的组合实施可以更好地发挥控制径流作用。     

城市雨水径流污染及LID控制效果模拟

采用SWMM(storm water management model)模型对城市雨水经流及水质进行模拟,分析不同降雨条件下,LID(low impact development)控制措施对城市雨水径流及污染物的削减效果。结果发现:LID控制措施对城市雨水径流量、污染物总负荷以及径流峰值均有明显削减作用,对径流峰现时间有延迟作用;雨水径流量、污染物总负荷以及径流峰值的削减率随雨峰系数的增大呈先增大、后较小的变化趋势,随重现期的增大而减小;峰现时间的延迟效果与雨峰系数和重现期均呈负相关;相对雨峰系数,重现期对雨水径流量、污染物负荷的削减率、径流峰值以及峰现时间的影响更显著。     

基于暴雨洪水管理模型的低影响开发设施应用研究

海绵城市是针对解决我国水危机提出的新理念,而低影响开发(LID)设施是构建海绵城市的关键。为了分析不同降雨重现期、不同降雨历时、占地面积对单项LID设施径流控制能力的影响,以亦庄调节池一期工程为研究区域,利用暴雨洪水管理模型(SWMM)进行模拟计算,研究了不同占地面积下各LID设施对不同降雨过程的径流削减效果,分析了降雨重现期及降雨历时与占地面积影响作用的相关性。结果表明:随着降雨重现期由1年增加至10年,透水铺装径流削减率下降了13%～35%;随占地面积占比由25%增至100%时,其径流削减率增大了4. 8%～23%,且占地面积变化对低重现期降雨径流削减效果影响明显,生物滞留槽和植草沟呈相同规律。相反,下凹绿地占地面积变化对高重现期径流削减效果影响较大。绿色屋顶的径流削减率与土壤层厚度成正比,与降雨重现期成反比,且绿色屋顶厚度对低降雨重现期削减效率影响稍大; LID设施的径流削减率随降雨历时增加而增大(削减率增长区间为1. 7%～7. 7%),且占地面积越大,降雨历时变化对径流削减率的影响就越明显。各LID设施的性价比和适用情况对比计算表明,下凹绿地和透水铺装性价比较高,适于作为主控设施大面积应用,而植草沟、生物滞留池及绿色屋顶适于作为辅助设施部分应用。研究成果为选择效益最优的海绵城市建设模式提供科学参考。     

基于SWMM模型的LID措施年SS总量去除率计算

由于SWMM(storm water management model)模型在进行污染物模拟时并未考虑LID(low impact development)措施的净化作用,致使计算年SS总量去除率时存在较大误差,为弥补该误差,本研究提出了一种基于SWMM模型并考虑LID措施净化作用的年SS总量去除率值计算方法。以深圳市玉田河流域为例,构建SWMM模型,结果表明,年SS总量去除率值不考虑LID措施净化作用时为23. 2%,考虑LID措施净化作用时为30. 1%,后者为前者的1. 3倍。同时论述了年径流总量控制率和年SS总量去除率的概念差异,指出两者之间并无确定比例关系。因为LID主要截留初期中小降雨,在考虑初期雨水冲刷效应的情况下,典型地块年SS总量去除率值可能大于年径流总量控制率值。